Los materiales plasticos, una semblanza PDF Print E-mail
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Articulos - plásticos y conversión
Written by Ing. Nemesio E. Delgado   
“Plástico” proviene de PLASTIKOS palabra griega que significa susceptible de ser modelado o moldeado. Quizá el primer material digno de ese adjetivo fue el barro con que el hombre antiguo hizo sus vasijas y que después devendría en la industria de las cerámicas y la alfarería.
 Pero el primer material verdaderamente plástico fue el vidrio cuyo origen se remonta a la edad de bronce, aunque Plinio lo atribuye a los fenicios; lo cierto es que fenicios y egipcios fueron maestros en esas industrias del fuego que son la cerámica y la vidriería.

juegopelotaprehispanicoDespués de ellos Sidon y Tiro poseyeron fábricas notables que se extendieron al archipiélago griego. Hoy por hoy nadie considera como material plástico al vidrio.

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Caía la Gran Tenochtitlan bajo el asedio hispano y ya circulan en España escritos de Mártir de Anglería que mencionaban la existencia de una materia elástica obscura procedente de la desecación de una savia vegetal que se podía apelmazar y extender a voluntad, totalmente impermeable al agua. Otros autores de libros y escritos siguieron mencionando ese producto: Sahagun en 1529, Fernández de Oviedo en 1535, Antonio Herrera y Tordesillas, etc.
 
Fray Juan de Torquemada en su Monarquía Indiana describe una resina obtenida por los indios, de indecisiones hechas a arboles que llamaban Huliquiahuitl que extendidas sobre telas que ellos tejían las convertían en impermeables, dicho árbol es conocido hoy como Castilloa Elástica. Sahagun al hablar del hule dice que se daba en la tierra de los Olmecas, (Tabasco y sur de Veracruz). De hecho Olmeca o Ulmeca significa habitante del país del hule. Además de los usos mencionados, se hacían muñecas, las suelas de los cactli (típicas sandalias tlaxcaltecas) y las pelotas del tlachtli o juego ritual. 
Francia contagiada de curiosidad por el nuevo mundo manda al hoy Ecuador a Charles Marie de la Condamine a medir la longitud de un arco a una latitud por debajo del ecuador.

CahutchuDurante 8 años viajo por esa zona haciendo observaciones botánicas y mineralógicas y recogía muestras que enviaba a la Academia de Ciencias de París entre ellas se encontraba una sustancia resinosa negra con que los indígenas impregnaban sus tejidos y le llamaban Cahutchu, también preparaban sus botas impermeables de una sola pieza con este producto, además recubrían con este Cahutchu moldes de tierra que tenían la forma de un recipiente y cuando endurecía, rompían el molde y retiraban los fragmentos por el cuello obteniendo así botellas ligeras e irrompibles que podían contener líquidos.

Despertó tal curiosidad este producto que se busco en otras partes del mundo y se encontró algo parecido en el Sureste Asiático y Madagascar.

Los primeros ensayos se reducen a encontrar un disolvente que permita su aplicación en forma liquida basada en la forma de aplicación de los indígenas y encontraron que los mejores eran la esencia de trementina (aguarrás) y el éter.

En 1976 G. Grossart  hace la primera aportación a la fabricación de tubos flexibles e impermeables, en su memoria dirigida a la Academia Dijon, habla de un procedimiento para preparar soluciones de caucho con distintos disolventes y su conservación en hojas que arrolladas alrededor de cilindros de vidrio le permitían obtener tubos de goma.

El celebre Priestley(ingles) que descubriera el oxigeno, observando que esta resina al frotarla contra trazos de lápiz sobre papel los eliminaba aconsejo su empleo para este objeto y aparecieron en el mercado pequeños dados de goma que se utilizaban como borradores, de ahí el nombre ingles para el hule: rubber (raspador). Se uso para impermeabilizar tejidos, barnices, etc. pero tenia una vida corta.
 
Goodyear.Fue en 1839 cuando por casualidad Charles Goodyear descubrió el proceso que mas tarde llamaría de vulcanización: ocupado cerca del fuego en terminar unos sacos y teniendo en la mano una muestra del hule y el azufre que empleaba en su trabajo, se le acerco su hijo haciendo que sus muestras cayeran en una sartén que estaba al fuego.
 
Al contacto con el calor; el hule y el azufre sufrieron una serie de reacciones químicas y carbonización con gran desprendimiento de humo y olor, que Mr. Goodrich arrojo contenido y sartén por la ventana. Ala mañana siguiente al observar aquella masa negrasca dura supo considerar esas nuevas propiedades y fue cuando nació la gran industria del hule. Parkes descubre la vulcanización en frío años mas tarde y Nelson Goodyear hijo del descubridor de la vulcanización descubre la ebonita al aumentar considerablemente la cantidad de azufre. Sin embargo toda dependía de la recolección de caucho que se hacia en América Central del Sur, en las Antillas y Africa recolección que da lugar a productos muy heterogéneos. Fue Brasil el país que aporto mayores cantidades al mercado, en 1910 hizo su primera aparición en el mercado el hule de plantación. El Marqués Salysburry penso en plantar arboles en las colonias inglesas. Logro  por medio de J. Collins que fue enviado a explorar el Amazonas obtener por contrabando unas semillas (Brasil había prohibido la exportación de semillas de Hevea).

Esas semillas fueron puestas a germinar en el Jardín Botánico de Kew y enviadas las plantas al de Calcuta. Ninguna planta sobrevivió.

Un señor Hooker que estaba a cargo del proyecto pidió a otro ciudadano británico que vivía en Brasil que le enviara clandestinamente la mayor cantidad posible de dichas semillas.   A pesar de la estrecha vigilancia de las autoridades brasileñas 70,000 semillas Hevea fueron transportadas por el Amazonas. La lentitud del transporte de aquel tiempo y la falta de acondicionamiento hicieron que se  perjudicara su poder germinativo por lo que solo el 4% de las llegadas a Kew germinaron y 2000 plantitas se enviaron a Ceilán al Jardín botánico de Paradenya constituyéndose aquí la base de las plantaciones inglesas, francesas y holandesas. Para 1932 Malasia e Indonesia se convertían en el 81% de las áreas productoras. La industria del hule tiene hoy tal magnitud que económicamente es ajena a la de los plásticos sin embargo técnicamente están ambas estrechamente unidas y se define la palabra plástico que ahora es un substantivo, como “el material que en alguna parte de su proceso fue “plástico” y que es rígido o muestra moderada deformación cuando se usa.
Esto excluye a los materiales afines o conexos llamados hules elastomeros.”

Christian Friedrich Schonbein (germano suizo) se había dado a conocer por el descubrimiento del ozono. Un día haciendo un experimento en su casa, derramo una mezcla de ácido nítrico con sulfúrico y utilizo un delantal de su mujer para limpiarla y lo colgó cerca de la estufa para que se secara; al cabo de algún tiempo desapareció con un chasquido, el científico comprendió inmediatamente los alcances de este descubrimiento: Había descubierto la nitrocelulosa, explosivo que sustituyo a la pólvora negra por no producir humo y que revoluciono la técnica bélica.  
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La nitrocelulosa se siguió investigando y se logro desolver en una mezcla de alcohol y éter que fue bautizada con el nombre de colodion, este, al evaporarse sus solventes deja una película impermeable de nitrocelulosa, esta propiedad se uso mucho agregándole productos medicinales para proteger daños en la piel como cortadas llagas, etc.
En 1860 hubo escasez de marfil y una empresa neoyorquina ofreció un premio de 10,000 dólares por un sustituto para las bolas de billar.  

Un aprendiz de impresor, John Wesley Hyatt que sufría la llaga del pulgar típica de los linotipistas al ir al botiquín por colodion encontró el contenido del frasco derramado en el anaquel, ya seco formando una capa dura. El aprendiz que conocía del premio penso que tratando el colodion adecuadamente serviría en lugar del marfil. Con su hermano Isaias se dedico a investigar y experimentar y al agregar alcanfor dieron con el primer compuesto plástico para moldeo al que le acuñaron el nombre comercial de Celluloid.

En 1872 se organizo una empresa para su manufactura cuya sucesora era la Celanese / Celluloid Corp. of América.
Nacía el primer plástico verdadero, con significacion industrial.  
 
En 1924, usando el procedimiento de fabricación de fibras, pero mediante una rendijaen lugar de agujeros, se obtuvo película celulósica que fue bautizada con el nombre de "CELLOPHANE", celofan; palabra que proviene de la primera parte de "cellulose", (celulosa) y la palabra "diaphanous" (diáfano).

Esta película causo una revolucion en la envolturas por su belleza, la protección que daba a los productos, su fácil manejo, etc. El CELOFAN fué algo mas que otro plastico, la industria moderna del embalaje y conversión surgio con él, la mayoria de la maquinaria de empaque ahora en us, fue diseñada alrededor de las características únicas de este material.
 
Si cronológicamente la nitrocelulosa es el primer plástico importante, el segundo es la goma laca (shellac en ingles). Por la primera aplicación dada a este material, el crédito corresponde a Emil Berliner en 1895. La goma laca es una de las substancias conocidas mas antiguas, en 1290 Marco Polo la introdujo a Europa, este producto es la secreción de un insecto denominado Tachardia laca que se encuentra en la India y el Sureste Asiático.

En ciertas temporadas del año el insecto se posa en arboles de corteza blanda y una vez establecido inserta su aguijón en el leño que esta bajo la corteza.

La savia del árbol es absorbida a través del aguijón por el insecto que literalmente come hasta morir. Es en este periodo cuando la hembra deposita sus huevos, mientras tanto un proceso químico se desarrolla dentro del insecto y la savia liquida es exudada por los poros en forma de una goma que no solo cubre los huevecillos sino todo el insecto.

En contacto con el aire, la goma se endurece y el insecto atrapado bajo la goma permanece inactivo hasta que muere. Meses después nacen las crías que rompen la capa endurecida de goma y emigran a otros arboles para repetir el ciclo.

La costra dura de un color rojizo café obscuro que queda en el árbol constituye la goma cruda que se colecta para ser procesada.  
 
En el procedimiento para preparar el compuesto plástico a diferencia de la nitrocelulosa no interviene ninguna reacción química y no es combustible por lo que resulta relativamente simple, es una molienda en rodillos entre 100 y 185°C  donde se mezcla con cargas plastificantes, pigmentos, lubricantes, etc. y se obtienen placas o pedazos de diversos tamaños que se usan para ser moldeadas.

 Este material se uso mucho para aisladores eléctricos, botones, teléfonos, juegos de domino, etc.  
 En 1902 la Columbia Récords paso de la fonograbación de cilindros grabados a discos de goma laca o shellac. En ese tiempo los discos se grababan por el proceso acústico: los artistas acomodaban según la potencia de su voz frente a una gran corneta que actuaba mecánicamente un diafragma al que estaba fija la aguja que grababa los surcos en un disco maestro de cera. Por cierto, los primeros discos en español salieron en 1920.  

Luego vino el betún, (nuestro chapopote), en 1909 Emil Hemming lo desarrollo como plástico moldeable, por primera vez se usaba un plástico con base asfáltica que a su tiempo demostró mejor resistencia al calor que el nitrato de celulosa y la goma laca, consecuentemente se uso para los picaportes de las puertas, mangos de utensilios de cocina y todavía en la década de os 40 en las cajas de acumuladores de automóvil.

Los 3 plásticos de que hemos hablado representas la primera fase de esta industria, la era de los plásticos modernos empieza en 1912, hasta este momento todos eran sustancias que existían en la naturaleza pero mejoradas por el hombre principalmente por procesos mecánicos y alguna ayuda química. A la sazón el químico Belga-Americano Leo Hendrik Beakeland (1863-1944) estudiaba un sucedáneo de la goma-láca, buscaba obtener una molécula gigante como es la de la celulosa.   
Empezó con fenol y formaldehído como unidades moleculares o monomeros y produjo un polímero para el que no pudo encontrar un disolvente por lo que considero que esa propiedad podría ser útil.

La patente le fue otorgada en 1909 y el nombre “baquelita” desde entonces a sido asociado con los productos hechos baja la misma. En 1911 se asocio con Laurence Redman que había hecho experimentos similares y de ahí resulto la “Bakelite Corporation” que en 1939 seria una subsidiaria de nuestra conocida Unión Carbide and Carbón Corporation.

Al expirar la patente de Beakeland en 1926 hubo un tremendo auge de este plástico y muchas compañías grandes y pequeñas empezaron fabricar estos materiales. Debido a sus superiores propiedades, se le dieron miles de aplicaciones en la vida cotidiana, la industria automotriz y la de las comunicaciones, de inmediato lo mismo sucedió en la aviación.  
 
Por haber procedido a este material el hule, la gutapercha, la goma laca y otras resinas, se empezó a usar el termino resina sintética para toda materia prima plástica originada en el laboratorio. Hoy decimos “resina” simplemente para designar lo mismo.

Por 1900 apareció en Italia una llamada lana artificial con nombre Lanital, este producto estaba hecho a partir de caseina que llego a Norteamérica hasta 1919 debido a una situación compleja de patentes.

Tuvo un comienzo promisorio; pero debido a su higroscopicidad, su baja resistencia y su reacción frente a los ácidos perdió el favor del publico, se parecía a una “lana muy maltratada”.

Lo interesante es que se estaba usando una proteína no una resina, los químicos se volverían cada vez mas audaces.  
De la Nitrocelulosa a la caseina han transcurrido 50 años y 5 plásticos y aunque estaban aun en uso el único que continuaba progresando era el fenol formaldehído (fruto d de la primera síntesis química).

En los siguientes 10 años se descubría otros que son lo de cumarona-indeno, la película celulosica, resinas alquidicas, el acetato de celulosa, las resinas fenolicas para colada, las de urea-formaldehido y las esteres del vinilo (PVC).  Pero regresemos un poco a nuestra historia.
 
En 1866 Robert Hooke profetizo la producción de seda por medios mecánicos, igual en características, si no es que mejor que la producida por el gusano.

Fue hasta 1855 que se otorgo la primera patente para seda artificial a partir de la nitrocelulosa que había descubierto Schonbein en 1845  en 1885, Joseph Swan exhibía en Londres telas hechas con hilos obtenidas exprimiendo colodión a trabes de orificios.
 
En 1891, el conde Chardonet, utilizando los conocimientos de sus predecesores estableció la primera fabrica de “seda artificial” a la que llamo “rayón” por ser de un brillo semejante al de los rayos del sol, se conoce pues a Chardonet como el padre del rayón que no era otra cosa que nitrocelulosa, aunque menos nitrada (piroxilina) seguía siendo muy inflamable.
 
La materia prima eran trapos viejos y la pelusa de la semilla de algodón. Cuando se logro obtener rayón a partir de la celulosa misma por el proceso de la viscosa  y del cupramonio, este descubrimiento hizo que Charlonet cerrara su planta.
 
Para 1924 se empieza a producir rayón de acetato de celulosa, y en 1928 película, barras y tubos. En los años 30 rivalizaba con los plásticos fenólicos.
 
Ahora bien, si el rayón o viscosa (que también así se le llamaba a la fibra obtenida por este proceso) era celulosa pura (celulosa regenerada) y el algodón también, cual era la ventaja?
Pues tenía varias: se podían producir fibras distintas para usos especiales, muy uniformes en el grueso la que facilitaba el tejido; el hilo podia ser de longitud indefinida (monofilamento) o hecho con fibras de tamaño uniforme y se podían fabricar con acabado mate o altamente lustroso.
 
En 1938 aparecen fibras no celulosicas entre ellas el NYLON o poliamida, anunciada el 27 de octubre por DUPONT, que por su mayor parecido a la seda, por su elasticidad y por su resistencia conquisto inmediatamente al consumidor. Al llegar la II Guerra, se usó en paracaídas, sogas para detener a los aviones al aterrizar, refuerzos para las llantas de los mismos aviones, etc.
 
El 6 de abril de 1938, tambien Du Pont de Nemours, anunció el descubrimiento del  POLI- TETRA- FLOURO- ETILENO con el nombre comercial de TEFLON. El teflon es insensible a la casi totalidad de productos químicos conocidos, puede usarse de manera continua a 260 grados centigrados y conserva sus propiedades útiles hasta los -240, tiene insolitos usos: protege la Estatua de la Libertad de la corrosión, aísla miles de kilometros de cables telefónicos y de computadora, ha salvado millones de vidas bajo la forma de aortas artificiales y otros implantes.
 
Nylon y Teflon cumplen ya mas de 50 años y se les augura aún una larga vida. El PVC o cloruro de polivinilo cumplio 75 y tiene para rato.
 
La historia es mas larga solo que ya no es la curiosidad ni la observación aleatoria el químico analizo las moléculas y descubrió que los materiales plásticos estaban constituidos por moléculas gigantes y que había una relación entre su tamaño y algunas propiedades del producto: transparencia, resistencia a la tensión al impacto a los ácidos, álcalis, a la edad etc. así que las unió consigo mismas, con otra, con elementos metálicos y nos bombardeo con un alud de productos que sustituyeron con ventajas a los tradicionales: la madera, el hierro, el bronce, el vidrio , la piel, empezaron a tener defectos que no se le habían notado antes ( o a faltarles cualidades).

La madera se pudre, el hierro es muy pesado y se oxida, el bronce sufre desgaste y se tiene que lubricar el vidrio es frágil, etc. 
Por ello los químicos nos dieron las melaminas, el polietileno en 1942, los silicones los epoxicos, el polipropileno en 1952 (este es uno de los responsables de la desaparición del celofán) poliuretano, el policarbonato, el PET (hoy de moda).

Y para impartir propiedades especiales se desarrollaron paralelamente otros productos que mezclados al plástico le impartían propiedades especiales, estos eran los aditivos: para que el producto deslice que no haga flama, no gotee al quemarse, no se degrade a ala luz del sol, etc.  
La evolución ha sido muy rápida, hoy tenemos unos 50 materiales que con sus tipos, subtipos, mezclas, etc. pueden llegar a ser unos 2000.

En el futuro se partirá de una necesidad, de un producto terminado y el químico construirá una estructura plástica para dar las características que ese producto demande: “taylor made” hecho a la medida.
 
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